Référentiel professionnel BTS electrotechnique

CONTENUS D'ENSEIGNEMENT, PARTIE
PROFESSIONNELLE
1) Electricité générale.
2) Distribution, appareillage et Protections.
3) Electronique de puissance ; convertisseurs.
4) Récepteurs et générateurs.
5) Automatique et informatique industrielle.
6) Physique générale.
7) Gestion de production, qualité, fiabilité et maintenance.
8) Systèmes mécaniques d'application de l'énergie électrique.
Tableau stratégie
1. Electricité générale
sommaire
1-1. - Electrocinétique en régime variable
1-11. - Loi d'Ohm généralisée en régime variable, puissance instantanée.
1-12. - Régimes transitoires, systèmes du premier et du second ordre.
1-13. - Dipôles et quadripôles passifs linéaires en régime sinusoïdal, impédances d'entrée et de
sortie, diagrammes d'amplitude et de phase.
1-14. - Tensions et courants triphasés, montages étoile ou triangle en régime déséquilibré.
1-15. - Valeurs moyenne, efficace, développement en série de Fourier d'un signal périodique,
application à l'électronique de puissance.
1-16. - Puissances en régime périodique. Puissances active, réactive, déformante, apparente,
facteur de puissance.
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1-2. - Electromagnétisme
1-21, - Loi de Laplace, théorème d'Ampère, forces magnétomotrices, applications.
1-22. - Induction électromagnétique, loi de Lenz, fem., inductance, induction mutuelle,
autoinduction.
1-23. - Ferromagnétisme.
Aimantation, circuits magnétiques, réluctance, méthode des caractéristiques partielles, électroaimant, circuit magnétique en présence d'aimants.
1-24. - Bobine à noyau de fer alimentée en régime périodique.
1-25, . Champs tournants fondamental et harmoniques, définition, création, fem- induite.
1-3. - Electronique de base étude des fonctions
Tableau stratégie
1-31. - Amplification .
 amplificateur, sommateur, intégrateur, filtres actifs, conversion tension fréquence ;
 éléments utilisés : amplificateur opérationnel, amplificateur opérationnel de
transconductance, amplificateur de courant par un transistor ou deux transistors
complémentaires.
1-32. - Comparaison et génération de signaux .
 comparateur, comparateur à hystérésis, astable, monostable, temporisateur ;
 éléments utilisés ; circuits intégrés linéaires et circuits intégrés spécialisés réalisant la
fonction.
1-33. - Commutation:
 interrupteurs électroniques non commandés et commandés à l'ouverture et à la fermeture,
unidirectionnels et bidirectionnels en courant, commutation naturelle et forcée :
 éléments utilisés ; diodes, thyristors, transistors bipolaires et à effet de champ ;
 choix de la commande de l'interrupteur et de son dissipateur thermique.
Tableau stratégie
1-34. - logique :
 fonctions élémentaires, comparateur, mémoires, multiplexeur, décodeur, transcodeur,
compteur, opérateurs arithmétiques ;
 logique combinatoire et séquentielle, analyse et synthèse d'une fonction complexe ;
 éléments utilisés ; principales fonctions intégrées des différentes familles logiques usuelles,
réseaux logiques programmables.
1.35. - Isolation galvanique:
 magnétique, électromagnétique et optique :
 éléments utilisés. sonde à effet Hall, transformateur, dispositifs optoélectroniques.
1-36. - Conversion analogique numérique et numérique analogique.
2. Distribution, appareillage et protections
sommaire
2-1, - Distribution
 systèmes et réseaux (MT et BT),
 lignes et câbles,
postes et transformation d'abonnés.
Tableau stratégie
2-2. - Appareillage et protections
2-21. - Sectionnement:
 circuit principal, circuits auxiliaires ;
 pouvoir d’ouverture et de coupure ;
 problème de condamnation de manœuvres ;
 association avec fusibles.
2.22. - Etablissement et interruption du courant.
Arc électrique: effet thermodynamique, soufflage électromagnétique, pneumatique, par
fragmentation, coupure dans l'huile, l'air comprimé, le vide, le SF6, coupure statique.
2-23. - Régulation d'énergie.
Optimisation de la fourniture d'énergie.
2-24. . Protection
 disjoncteur, usage industriel et domestique ;
 coupe circuit à fusibles, usage industriel et domestique ;
 relais de protection ;
 coordination et sélectivité.
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2-25. - Matériaux associés à la technique de l'appareillage.
2-26. - Protection des personnes.
Protection différentielle, régimes de neutre.
3. Electronique de Puissance : convertisseur
sommaire
3-1. - Conversion alternatif - continu
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3-11. - Redresseurs non commandés :
 montages monophasés et polyphasés à commutation simple, double et série, groupement de
redresseurs ;
 débit sur circuit inductif, dimensionnement de l'ensemble transformateur associé au pont,
filtrage par inductance, méthode harmonique, commutation des diodes, empiétement, chutes
de tension en charge, perturbations induites dans le réseau ;
 filtrage par condensateur: étude qualitative des courants et tensions, dimensionnement des
éléments, application à l'alimentation stabilisée avec régulateur de tension.
3-12. - Redresseurs commandés.
3-121. - Montages mixtes.
3-122. - Montages tout thyristors :
 fonctionnement en redresseur;
 réversibilité du montage, conditions nécessaires à ce type de fonctionnement.
3-123. - Groupement de redresseur à thyristors :
 groupement en série ;
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 groupement en antiparallèle, avec et sans courant de circulation,
3-124. - Applications des montages redresseurs:
 comparaison des différents montages: harmoniques de tension et courant, dimensionnement
du transformateur, de la bobine de lissage, des redresseurs, chute de tension en charge,
puissance réactive en ligne :
 réversibilité des redresseurs: apPlication à la commande des machines à courant continu,
fonctionnement dans un, deux ou quatre quadrants.
3-2. - Conversion continu - continu
3-21. - Structures des hacheurs ;
 hacheurs série, parallèle, à accumulation, réversibles deux et quatre quadrants en demi pont
et en pont.
3-22. - Utilisation des hacheurs:
 application à la traction électrique, freinage en récupération ;
 variation de vitesse des moteurs à courant continu, structure d'un variateur de vitesse
redresseur non commandé - hacheur, comparaison avec les montages redresseurs
commandés ;
 constitution d'une alimentation à découpage.
3.23. - Constitution des hacheurs :
 hacheurs à transistors : commande de base, commutation, transistors bipolaires, M-O-S-;
 hacheurs à thyristors, montages d'extinction ; exemples.
3.3. - Conversion continu - alternatif
3.31. - Structure des onduleurs ;
 onduleurs de tension en demi pont, en pont, triphasés ;
 différentes commandes : décalée, à modulation de largeur d'impulsions;
 commutateur de courant.
3-32. - Applications des onduleurs .
Tableau stratégie
 variateurs de vitesse pour mateur asynchrone : structure des variateurs, fonctionnement à U/f
= constant, réversibilité de l'ensemble, dimensionnement des éléments, harmoniques de
tension, de courant et de couple;
 chauffage par induction ; onduleurs à circuit oscillant, exemple de montage à thyristors.
 onduleurs à thyristors à commutation forcée: exemples de montages, application au
démarrage des machines synchrones autopilotées, des machines asynchrones et des
onduleurs de sécurité.
Tableau stratégie
3-4. - conversion alternatif - alternatif
3-41. . Gradateurs monophasé et triphasé ;
 utilisation sur charge résistive ou inductive, application à la variation de vitesse des moteurs
universels, démarrage des moteurs asynchrones, contacteur statique.
3-42. - Cycloconvertisseurs;
 structure, utilisation, réversibilité, fonctionnement à U/t = constant, harmoniques.
4. Récepteurs et générateurs
sommaire
4-1. - Machines à courant continu
4-11. - Bilan énergétique.
Méthodes directes et indirectes de mesurage.
4-12. . Exploitation des caractéristiques des machines associées à leur commande
(convertisseurs continu - continu et alternatif - continu) et à leur charge,
Possibilité de fonctionnement dans un, deux ou quatre quadrants, fonctionnement à couple
constant, à puissance constante, à vitesse constante.
Tableau stratégie
4.13. - Etude mécanique du régime transitoire de l'ensemble du dispositif.
Réponse à une variation de la commande ou à une modification de la charge. Mise en vitesse et
freinage de la machine à courant continu.
4-2. - Machine synchrone
4-21. - Alternateur:
 caractéristiques électriques, détermination par méthodes directes et indirectes ;
 alternateur couplé sur un réseau, transfert d'énergies active et réactive,
4-22. - Moteur synchrone.
Etude électrique et mécanique :
 à tension et fréquence constante ;
 à fréquence variable, fonctionnement à U/f = constant.
4-23. - Machine synchrone autopilotée.
Structure du dispositif, étude du fonctionnement et de la réversibilité.
4-24. . Moteurs pas à pas :
 moteurs à aimants permanents, à réluctance variable, hybrides ;
 caractéristiques statiques et dynamiques, performances ;
 commande. alimentation et utilisation des moteurs pas à pas.
4-3, - Machines asynchrones
Tableau stratégie
4-31. - Constitution, principe de fonctionnement.
4-32. - Caractéristiques électromécaniques à fréquence constante, diagramme du cercle
simplifié, démarrage, réversibilité de vitesse par action sur le rotor.
4-33. - Caractéristique de l'ensemble onduleur - machine asynchrone. Fonctionnement à U/f =
constant, réversibilité, performances selon le type
de convertisseur utilisé.
Tableau stratégie
4-4. - Transformateurs
4-41. - Transformateur monophasé .
 rendement, marche en parallèle.
4-42. - Transformateur triphasé :
 constitution et différents couPlages, indice horaire ;
 étude en régime déséquilibré, composantes symétriques.
4-43. - Fonctionnements particuliers;
 autotransformateur, transformateurs de mesure :
 transformateur en régime non sinusoïdal de courant ou de transformateur d'impulsions.
5. Automatique et informatique industrielle
sommaire
5.1. - Conversion d'une grandeur physique en une information électrique
 Principes physiques des capteurs les plus utilisés.
 Principaux types de capteurs, exemples caractéristiques dans domaines analogique et
numérique.
 Interfaçage.
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 Echantillonnage et numérisation d'un signal.
 Traitement numérique du signal.
5-2. - Algorithmique et programmation structurée
 Architecture d'un micro ordinateur, système d'exploitation,
 Programmation structurée et algorithmique dans un langage de haut niveau (analyse,
organigramme).
 Langage booléen, diagramme fonctionnel.
5-3. - Logique programmée
 Structure d'un microprocesseur.
 Fonctionnement d'un microprocesseur.
 Les entrées-sorties, principaux types, modes Programmé ou par interruption.
 Système de développement: programmes éditeur, assembleur et macro assembleur, code
relogeable, programme de mise au point, émulation.
 Applications ; description et réalisation de systèmes automatiques séquentiels et de systèmes
automatiques intégrant des contraintes temporelles.
5-4. - Systèmes programmables industriels
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 Structure, entrées / sorties, langages de programmation ; booléen et diagramme fonctionnel.
 Systèmes personnalisés,
 Automate programmable industriel.
 Micro-ordinateur industriel.
 Protocoles d'échange, réseaux locaux.
Tableau stratégie
5-5. - Asservissements
 Principes : chaîne d'action, de réaction, capteur, comParateur, propriétés en boucle fermée,
précision, exemples dans les domaines analogique et numérique.
 Stabilité, marge de phase, correction proportionnelle, intégrale et dérivée.
 Etude et applications de régulation de tension, courant, couple, vitesse et position.
 Constitution et conditions d'utilisation des micro moteurs synchrones et asynchrones,
moteurs pas à pas et des machines tachymétriques.
 Application à l'étude d'un variateur de vitesse réversible avec boucles de courant et de
vitesse imbriquées, étude d'un cycle démarrage, freinage et inversion du sens de marche.
6. Physique générale
sommaire
 Propagation d'un signal, onde progressive,
 Propagation dans un milieu limité, longueur d'onde, transmission, réflexion, ondes
stationnaires.
 Application aux ondes acoustiques, mécaniques et électromagnétiques
Tableau stratégie
7. Gestion de production, qualité, fiabilité et maintenance
sommaire
7-1. - Gestion de production
 Notions de gestion intégrée, étude des produits, nomenclature.
 Notions d'analyse de la valeur.
 Expression des besoins.
 Gestion des quantités, stocks et en cours de fabrication.
 Gestion des délais, méthode du chemin critique.
 Méthodes de lancement.
7-2. - Qualité et fiabilité
 Caractéristiques des défaillances.
 Domaine d'action de la fiabilité.
 Lois de probabilité.
7-3. - Gestion de la maintenance
 Concepts de maintenance, différents niveaux.
 Documents de maintenance.
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8. Système mécanique d'application de l'énergie électrique
sommaire
8-1. - Mécanique
8-11. - Statique du solide :
 système matériel, isolement :
 actions mécaniques dans les différents types de liaison, modélisation .
 conditions d'équilibre d'un solide ou d'un ensemble de solides: traduction graphique :
 applications ; études de cas sur des ensembles utilisés en électromécanique.
8-12 - Cinématique:
Tableau stratégie
 cinématique du point;
 cinématique du solide, translation, rotation autour d'un axe, mouvement plan traité de
manière graphique ;
 champ de vecteurs vitesse, centre instantané de rotation ;
 champ de vecteurs accélération ;
 composition de mouvements (vitesse et accélération):
 applications étude de mécanismes de transformation de mouvement utilisés dans le matériel
électromécanique.
8-13. - Dynamique:
 Principe fondamental appliqué au solide en mouvement de translation et en mouvement de
rotation autour d'un axe fixe ;
 quantité de mouvement, moment cinétique :
 quantité d'accélération, moment dynamique ;
 travail, puissance, rendement:
 énergie cinétique, énergie potentielle,
 caractéristiques couple / vitesse ;
 couple moteur, couple résistant, point de fonctionnement, phase d'accélération et de
décélération ;
 temps d'accélération et de décélération ;
 applications : études de cas portant sur des ensembles comprenant moteurs et masses à
mettre en mouvement suivant des paramètre (efforts / couples, masse / inertie, vitesse /
temps).
Tableau stratégie
8-2. - Technologie de construction
8-21. - Caractéristiques fonctionnelles des matériaux, propriétés fondamentales, limites
d'emploi.
8-22. . Fonctions essentielles des mécanismes électrotechniques: liaisons, guidages, blocage,
étanchéité, isolement, blindage, jeux, lubrification, etc.
8-3. - Dessin de construction
8-31, - Lectures de plans ou de dessins appartenant à des dossiers industriels réels représentant
des ensembles mécaniques ou électromécaniques couramment utilisés dans la profession
électrotechnique.
8-32. - Activités graphiques
 réalisations de croquis cotés représentant des pièces simples entrant dans la composition
d'ensembles électromécaniques (accouplement, accessoires de fixation, etc.),
 réalisation de schémas cinématiques représentant des mécanismes couramment utilisés en
électromécanique ;
représentation d’agencement dans les trois dimensions de composants constitutifs d’un
équipement (Choix, dimensionnement, agencement d’armoire, boîtier, etc.
Tableau stratégie